Een team van ingenieurs aan de Universiteit van Texas in Austin heeft onlangs een innovatief jasje ontwikkeld dat drinkwater rechtstreeks uit de lucht kan halen, en lanceerde tegelijkertijd een recordbrekend atmosferisch wateropvangsysteem op zonne-energie, dat naar verwachting een nieuwe, draagbare manier zal bieden om water te gebruiken voor mensen die geen schone waterbronnen hebben. Onderzoekers zeggen dat deze technologie bijzonder geschikt is voor mensen die lange tijd in het wild doorbrengen of in gebieden met een zwakke infrastructuur, waaronder wandelaars, kampeerders, langeafstandslopers, landarbeiders, reddingspersoneel en militair personeel.

Deze "waterjas" maakt gebruik van speciaal ontworpen textielmaterialen die vocht uit de omringende lucht kunnen absorberen, de waterdamp langs de vezels naar een afneembare verzameleenheid kunnen leiden en vervolgens het water kunnen verwarmen en vrijgeven via het opvouwbare wateropvangapparaat, waardoor uiteindelijk schoon water wordt verkregen dat direct kan worden gedronken. Onder verschillende vochtigheidsomstandigheden kan de jas ongeveer 400 tot 900 ml drinkwater per dag produceren, wat overeenkomt met 14 tot 30 vloeibare ounces, wat een aanzienlijke leveringscapaciteit biedt voor individuen om onderweg waterbronnen te verkrijgen.

Yu Guihua, een van de projectleiders en professor aan de afdeling Werktuigbouwkunde van het Cockrell Institute of Technology en het Texas Materials Research Institute, wees erop dat mensen zich in het verleden 'luchtwaterextractie' meestal voorstelden als vaste apparatuur, zoals dozen, plaatvormige apparaten of grote adsorptiebedden, maar dit onderzoek probeert dit soort technologie volledig te 'reconstrueren' in termen van vorm. Als stoffen zelf vocht uit de lucht zouden kunnen verzamelen, zou dit geheel nieuwe mogelijkheden en toepassingen openen voor persoonlijk en draagbaar watergebruik.

Vergeleken met bestaande atmosferische waterabsorberende materialen heeft dit nieuwe type textiel een drie tot tien keer betere prestaties op grote schaal bereikt. De belangrijkste doorbraak is niet alleen het verbeteren van het waterabsorptievermogen, maar ook het opnieuw ontwerpen van het transportpad van water in de vezel. Door gezamenlijk ontwerp van structuur en materialen heeft het onderzoeksteam ervoor gezorgd dat water snel werd omgezet van waterdamp in de lucht in vloeistof op het oppervlak van de vezel en vervolgens efficiënt naar de binnenkant van de stof werd overgebracht, waardoor een sprong werd gemaakt van een laboratoriumprototype naar een draagbaar systeem.

Keith Johnston, co-auteur van het project en hoogleraar chemische technologie, wees erop dat de echte sleutel het ontwerp van dit ‘snelle transmissiepad’ is, in plaats van simpelweg een extra waterabsorberend materiaal te maken. Het is dit transmissiesysteem van waterdamp naar vloeibare toestand en vervolgens naar de stof waardoor het materiaal veel efficiënter kan presteren dan traditionele oplossingen in praktische toepassingen, waardoor de basis wordt gelegd voor uitbreiding naar meer productvormen zoals kleding, rugzakken, tenten en noodopvangfaciliteiten.

Het onderzoeksteam verklaarde dat ze zich in de toekomst zullen concentreren op het onderzoeken van de toepassing van deze technologie in openluchtrecreatie, veldwerk, rampenbestrijding en gebieden met droogte of een zwakke watervoorzieningsinfrastructuur, waarbij ze ernaar zullen streven om van draagbare apparaten voor het halen van water een aanvullend middel te maken om de waterveiligheid en toegankelijkheid te verbeteren. In dit proces zal het een belangrijke richting zijn voor de daaropvolgende engineering, hoe schaalbare productie, duurzaamheid en gebruikerscomfort van materialen kunnen worden bereikt en tegelijkertijd de prestaties kunnen worden gegarandeerd.

Parallel aan het jack ontwikkelde het team ook een draagbaar apparaat voor atmosferische waterextractie op zonne-energie en voltooide het veldtesten in de hete en dorre omgeving van de Chihuahuan-woestijn in New Mexico en het vochtige klimaat van Austin, Texas. Uit testresultaten blijkt dat het systeem ongeveer 1,3 liter schoon drinkwater per dag kan verzamelen in zowel droge als halfvochtige omgevingen, wat een stabiel waterproductievermogen onder alle klimatologische omstandigheden aantoont.

Berekend op basis van materiaalgebruik kan dit systeem ongeveer 4,3 liter water per kilogram absorberend materiaal per dag produceren, wat overeenkomt met een gemiddelde dagelijkse waterproductie van ongeveer 1,1 gallon per 2,2 pond materiaal, waarmee de records worden verbroken die in veel eerdere soortgelijke onderzoeken zijn gerapporteerd. Guan Weixin, een van de eerste auteurs van het artikel, zei dat dit een belangrijke stap is in de richting van "praktische verzameling van atmosferisch water". De jarenlange accumulatie van het team, van moleculair ontwerp tot daadwerkelijke werking van het systeem, heeft uiteindelijk geleid tot een doorbraak in de integratie van een in het veld inzetbaar apparaat.

De kern van dit hoogwaardige waterinlaatsysteem is een speciaal hydrogelweefsel gemaakt van materialen uit biomassa, dat het adsorptie- en afgifteproces van waterdamp voltooit bij een laag energieverbruik. Hydrogels kunnen waterdamp in de lucht absorberen, en wanneer ze door zonlicht worden verwarmd, kunnen ze het geabsorbeerde water vrijgeven en het vervolgens door condensatie in vloeibaar water verzamelen, waarbij ze zonne-energie gebruiken om een ​​volledige wateropvangcyclus aan te drijven.

Het onderzoeksteam wijst erop dat deze technologie een groot toepassingspotentieel heeft in veel van 's werelds meest waterschaarste regio's, zoals delen van Noord-Afrika, het Midden-Oosten, Zuid-Azië en Afrika ten zuiden van de Sahara, waar het vaak moeilijk is om de traditionele gecentraliseerde watervoorzieningsinfrastructuur op te bouwen en te onderhouden. Via deze op textiel en gel gebaseerde oplossing voor gedistribueerde waterinname hebben afgelegen gemeenschappen, rampenbestrijdingslocaties en gebieden met een beperkte infrastructuur het potentieel om toegang te krijgen tot een bron van drinkwater waarvoor geen complexe leidingnetwerken nodig zijn.

Relevante resultaten zijn gepubliceerd in twee tijdschriften, "Science Advances" en "Nature Water". De eerste beschrijft de schaalbare hiërarchische textielvezelstructuur voor persoonlijke draagbare atmosferische wateropvang, en de laatste demonstreert het ontwerp en de veldverificatie van een draagbaar, door zonne-energie aangedreven, luxe atmosferisch wateropvangsysteem onder verschillende klimaatomstandigheden. Het onderzoeksteam is van mening dat naarmate deze materialen en systemen zich verder ontwikkelen en steeds meer toegepast worden, het toekomstscenario waarin mensen ‘drinkwater krijgen door kleding te dragen’ in omgevingen met waterschaarste geleidelijk overgaat van verbeelding naar realiteit.